皮革透气性测试方法有哪些

技术概述

皮革作为一种天然高分子材料，因其优良的物理机械性能、美观的纹理以及良好的卫生性能而被广泛应用于鞋类、服装、箱包及家具等领域。在皮革的诸多质量指标中，透气性是衡量皮革卫生性能的关键参数之一。所谓皮革透气性，是指空气透过皮革材料的能力，这一指标直接关系到最终产品的使用舒适度。例如，透气性良好的鞋面皮革能够有效排出鞋内湿气，保持足部干爽，防止细菌滋生；而透气性差的皮革则容易导致闷热、异味等问题。

从微观结构来看，皮革是一种多孔性材料。胶原纤维编织成三维立体网状结构，纤维束之间存在着大量的空隙，这些空隙构成了空气流通的通道。然而，经过鞣制、加脂、涂饰等加工工序后，皮革内部的孔隙可能会被化学材料填充或封闭，导致透气性发生变化。因此，科学、准确地测定皮革透气性，对于皮革生产工艺的优化、产品质量的控制以及终端消费者的体验提升都具有重要意义。

皮革透气性测试技术主要基于压差法原理。通过在皮革试样两侧建立一定的压力差，测量在该压差下单位时间内透过试样单位面积的空气流量，从而计算出透气度。随着检测技术的发展，现代透气性测试仪器已经实现了自动化、数字化，能够精确控制压力、自动计时并计算结果，大大提高了检测效率和数据的准确性。了解并掌握皮革透气性测试方法，是皮革生产企业和质检机构不可或缺的技术能力。

检测样品

在进行皮革透气性测试时，样品的选择与制备至关重要，直接影响到检测结果的代表性和准确性。检测样品通常涵盖天然皮革及人造革类材料，具体分类如下：

• 天然皮革：包括牛皮、羊皮、猪皮、马皮等。其中，牛皮又可分为头层革和二层革。头层革保留了天然的粒面毛孔，透气性通常较好；二层革经过打磨和涂饰，透气性会有所降低。羊皮组织疏松，纤维编织较松，通常具有优异的透气性。
• 特种皮革：如鳄鱼皮、鸵鸟皮、蛇皮等稀有皮革，这类皮革结构特殊，测试时需注意区分不同部位的纹理差异。
• 人造革与合成革：主要包括聚氨酯（PU）革、聚氯乙烯（PVC）革以及超细纤维合成革。这类材料的透气性取决于表面涂层的透气微孔结构及基布的透气性。通常情况下，普通PU革和PVC革透气性较差，而透气PU革或超细纤维革通过特殊工艺处理，可具备一定的透气性能。
• 不同状态的皮革：检测样品不仅限于成品革，还包括坯革、染色革、涂饰革等不同加工阶段的样品，以便分析各工序对透气性的影响。

样品制备需遵循相关标准规范。通常要求样品表面平整、无折痕、无孔洞、无外伤。取样部位应具有代表性，一般避开边缘和脊背部等特殊区域，取皮张的颈部、腹部、臀部等标准部位。样品需在标准大气条件下（温度20℃±2℃，相对湿度65%±5%）进行调湿处理，通常放置24小时以上，使其含水率达到平衡状态，因为水分含量会显著影响皮革的透气性能。

检测项目

皮革透气性检测的核心项目为透气度（Permeability）或透气量。具体检测过程中，主要关注以下技术指标：

• 透气率：这是最直观的检测指标，指在规定的压差下，单位时间内透过试样单位面积的空气体积。常用单位为mL/(cm²·s)或L/(m²·s)。该数值越大，表明皮革的透气性越好。
• 透气阻力：有时也用阻力来表征，即空气透过皮革时受到的阻碍程度。透气阻力与透气率成反比关系。对于高密度或涂层较厚的皮革，透气阻力是评价其防风性能的重要参考。
• 不同压差下的透气性变化：部分研究型检测项目会考察皮革在不同压力梯度下的透气行为，以分析皮革孔隙结构的稳定性。对于具有非线性透气特征的皮革，这一测试尤为重要。
• 透湿气性关联测试：虽然透气性与透湿性是两个不同的物理过程，但在卫生性能评价中，二者往往紧密相关。部分综合检测项目会将透气性测试与水蒸气透过性测试结合进行，以全面评估皮革的穿着舒适度。

除了上述定量指标外，检测报告中通常还需包含样品的描述、测试条件（温度、湿度、测试面积、压差值）、测试标准依据以及测试结果的离散性分析（如平均值、标准差、变异系数等）。由于皮革是天然非均质材料，不同部位的透气性差异可能较大，因此多点测试取平均值是必要的检测要求。

检测方法

皮革透气性测试方法主要依据国家标准或国际标准进行，目前最主流的方法是压差法。以下详细介绍几种常见的测试方法及其操作原理：

一、 标准压差法（GB/T 4689.22 / ISO 9237）

这是皮革行业最通用的测试方法。其原理是在试样两侧建立一个稳定的压力差，测量在规定时间内透过试样的空气体积，或者测量透过规定体积空气所需的时间。

• 测试原理：将圆形皮革试样夹持在测试仪的测试头上，试样一侧通大气，另一侧与仪器的低压腔相连。通过真空泵或风机在低压腔内产生负压，从而使试样两侧形成压差。空气在大气压力作用下，透过试样流入低压腔。仪器通过流量传感器或测量体积变化来计算透气量。
• 操作步骤：
  1. 样品准备：按照标准规定裁取试样，通常直径不小于50mm，并在标准大气下调湿。
  2. 仪器校准：开机预热，检查气密性，校准零点和标准流量。
  3. 参数设置：设置测试面积（通常为20cm²或10cm²）和压差值（皮革通常采用100Pa或125Pa，对于高透气性材料可能采用更低压差，对于低透气性材料如涂层革可能采用更高压差如200Pa）。
  4. 夹持样品：将试样平整地放置在测试头上，注意避免过度拉伸或松弛，压紧试样确保边缘密封，防止漏气。
  5. 开始测试：启动仪器，仪器自动调节压力至设定压差，待读数稳定后记录透气量数据。
  6. 多点测试：通常在同一样品的不同部位或多个样品上重复测试至少5次，取平均值。

二、 本特生法

本特生法多用于纸张透气度测试，但在某些薄型皮革或轻革的检测中也有应用。其特点是测试压力较低，适合高透气性材料。

• 原理：利用空气转子流量计，在一定的水柱压力下（通常为1.22kPa或更小），测定透过试样的空气流量。
• 适用性：该方法操作简便，但对于厚重或涂层较厚的皮革，其灵敏度可能不如标准压差法。

三、 透气性测试的影响因素控制

在执行检测方法时，必须严格控制以下因素以确保结果的可比性：

• 湿度影响：皮革吸湿后纤维膨胀，孔隙率改变，透气性会下降。因此，必须在标准湿度下调湿平衡。
• 压力差选择：不同标准规定的压差不同。压差过大可能导致皮革孔隙结构变形，压差过小则读数误差大。应严格按照产品标准或客户要求选择压差。
• 测试面积：测试面积的大小影响结果换算。若试样表面有瑕疵，应适当调整测试位置，但不可改变测试面积参数。

四、 定性简易测试方法

除了上述仪器定量测试外，生产现场有时采用简易定性方法：

• 口吹法：将皮革贴在嘴唇上吹气，感受气体透过情况。此法主观性强，仅作粗略判断。
• 水杯法：将皮革覆盖在盛有热水的杯口，观察上方玻璃片上是否起雾。起雾慢说明透气透湿性差。此法更多反映透湿性，但与透气性有一定相关性。

检测仪器

执行皮革透气性测试需要专业的检测仪器。随着机电一体化技术的发展，现代透气性测试仪已具备高精度、多功能、智能化的特点。

1. 数字式透气性测试仪

这是目前实验室最常用的设备。主要由气源系统（真空泵或空压机）、压力传感器、流量传感器、测试夹具及控制显示系统组成。

• 测试夹具：采用高精度加工的环形夹具，配备柔性密封垫圈（如橡胶垫），确保试样边缘在夹紧时不漏气且不被压坏。夹具口径通常可更换，以适应不同测试面积标准（如Φ3.6cm对应10cm²，Φ5.04cm对应20cm²）。
• 传感器系统：高灵敏度的压力变送器用于实时监测试样两侧的压差，精度可达0.1Pa；流量传感器则精确测量气体流量，量程覆盖范围广，从高透气性的纺织品级到低透气性的涂层革级均可测定。
• 控制系统：现代仪器多配备触摸屏或计算机软件，可预设压差、测试次数，自动计算平均值和变异系数，并打印测试报告。部分高端仪器具备自动识别试样厚度、自动调节量程的功能。

2. 本特生透气度测定仪

该仪器结构相对简单，主要由稳压阀、转子流量计和测试头组成。利用空气流经试样产生的压差来测定透气度。适用于实验室快速检测，尤其适合薄型皮革材料。

3. 仪器维护与校准

为保证检测数据的准确性，检测仪器需定期进行维护和计量校准：

• 气密性检查：每次测试前，应使用标准孔板或不透气盖板封闭测试口，运行仪器检查是否有泄漏，确保系统密封良好。
• 校准溯源：流量和压力传感器应定期送计量机构检定，或使用仪器自带的标准校正模块（标准孔板）进行自校准。标准孔板具有已知的透气度值，通过对比实测值与标准值来修正仪器误差。
• 清洁保养：定期清洁测试夹具，防止皮屑、灰尘堵塞气路或影响密封效果。真空泵或气源系统需定期更换滤芯，确保气源洁净。

应用领域

皮革透气性测试数据在多个领域发挥着关键作用，支撑着产品研发、质量控制和贸易验收等环节。

1. 鞋类制造行业

鞋类是皮革制品中用量最大的领域。无论是皮鞋、运动鞋还是休闲鞋，鞋面皮革的透气性直接决定了鞋子的卫生等级。

• 产品分级：制鞋企业根据透气性测试结果对皮革原料进行分级。高透气性的皮革用于高档皮鞋或运动鞋鞋面；透气性较差的则用于鞋跟或内衬等非主要透气部位。
• 工艺改进：通过测试不同涂饰剂、不同涂饰厚度皮革的透气性，工程师可以优化涂饰工艺，在保证皮革外观和物理强度的同时，最大程度保留透气性。

2. 服装与手套行业

皮衣、皮裤、皮手套等产品紧贴皮肤，对透气性要求极高。

• 舒适度设计：服装设计师依据透气性数据选择材料。例如，夏季皮衣需选用高透气性的纳帕革或绵羊皮；冬季皮衣则可适当降低透气性要求，侧重保暖。
• 功能性开发：开发“防水透气”皮革服装时，透气性测试是验证功能性的核心手段。需验证在涂布防水涂层后，皮革是否仍保持良好的透气性能。

3. 汽车内饰行业

汽车座椅、方向盘包皮等使用的皮革对透气性有特殊要求。

• 乘坐舒适性：座椅皮革若透气性差，夏季乘坐易产生闷热感，甚至导致衣物与座椅粘连。主机厂对座椅皮革有明确的透气性指标要求。
• 材料筛选：随着人造革在汽车内饰中的广泛应用，通过透气性测试对比真皮与超纤皮的性能，有助于材料采购决策和产品定位。

4. 家具行业

真皮沙发是高端家具的代表。透气性好的沙发皮革能提供更好的亲肤触感，减少久坐后的潮湿感。家具制造商通过定期抽检皮革透气性，以保障产品质量稳定性，提升品牌口碑。

5. 贸易验收与质量监督

在皮革贸易中，透气性往往是合同约定的技术指标之一。第三方检测机构依据标准方法进行测试，出具具有法律效力的检测报告，用于贸易结算和纠纷仲裁。同时，市场监管部门在对皮具产品进行质量抽检时，透气性也是判定产品合格与否的重要依据。

常见问题

在皮革透气性测试实践中，技术人员常会遇到一些疑问和操作难点，以下针对常见问题进行解答：

问题一：为什么同一张皮革不同部位测出的透气性差异很大？

这是由皮革的天然属性决定的。皮革来源于动物体，不同部位（如背脊部、颈部、腹部、肷部）的纤维编织紧密度、毛孔大小、厚度均不相同。背脊部纤维紧密，毛孔清晰，透气性通常较好且稳定；腹部纤维疏松，但可能存在松弛现象，透气性可能较高但也易变形；颈部可能有皱纹，影响测试密封性。因此，标准要求取样时需注明部位，或在报告中注明部位差异，最终结果通常取多个部位的平均值。

问题二：涂饰工艺对皮革透气性有多大影响？

涂饰工艺是影响成品革透气性的最主要因素。底涂层、颜料层、光亮层等涂饰剂会在皮革表面形成一层薄膜。如果涂饰剂成膜连续致密，将严重堵塞皮革表面的孔隙，导致透气性大幅下降。一般来说，轻涂饰革透气性保持较好，重涂饰或修饰面革透气性较差。采用透气性良好的涂饰剂（如PU类水性涂饰剂）或采用移膜技术制造透气微孔，可以有效改善涂饰革的透气性。通过对比坯革与成品革的透气性数据，可以量化评估涂饰工序对透气性的影响程度。

问题三：测试时试样边缘漏气怎么办？

边缘漏气是导致测试结果偏高的常见误差来源。为防止漏气，应采取以下措施：首先，确保夹具的密封垫圈完好无损，定期更换老化发硬的橡胶垫；其次，夹持试样时压力要适中，既要保证密封，又要避免过度挤压导致试样变形变薄；最后，对于特别厚或特别薄的皮革，需调整夹具间距或使用专用垫片。部分仪器具有自动检漏功能，测试前会自动检测夹具端压力保持情况，若发现压力无法维持，会报警提示漏气。

问题四：透气性测试结果是否受环境温湿度影响？

是的，影响显著。温度升高，气体分子运动加剧，粘度变化，会影响流量读数，但更主要的影响来自湿度。皮革具有吸湿性，环境湿度大时，皮革吸湿膨胀，纤维间距缩小，甚至水分会堵塞部分毛细孔，导致透气性下降。反之，干燥环境下透气性较好。因此，如果不进行标准调湿处理，不同实验室或不同季节的测试结果将缺乏可比性。严格按照标准进行调湿平衡是保证数据准确的前提。

问题五：如何选择合适的测试压差？

选择压差需依据标准规定和试样特性。对于大多数鞋面革、服装革，ISO 9237标准推荐压差为100Pa或125Pa。但对于透气性极低的涂层革或人造革，在100Pa压差下可能流量极小，传感器无法准确检测，此时可适当提高压差（如200Pa、500Pa甚至更高），以提高测试精度。相反，对于网眼皮或非常疏松的皮革，低压差下可能流量超出传感器量程，则需降低压差。无论选择何种压差，报告中必须注明具体的压差值，因为不同压差下的透气率不能直接换算比较。